Il peut être difficile de choisir le protocole IoT le plus approprié pour votre projet. Il y a tellement de choix possibles, et chacun d’entre eux a ses propres forces et faiblesses.
Nous sommes là pour vous aider à choisir le bon protocole IoT pour votre pile en analysant trois des plus grands protocoles disponibles pour les développeurs :
Nous allons comparer Websocket et MQTT, examiner les différences entre CoAP et MQTT, puis suggérer d’autres alternatives. Alors, Websocket vs. MQTT ? CoAP ou MQTT ? Lequel sera le meilleur ?
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) présente un modèle de messagerie éditeur-abonné. Ce modèle permet des flux de données simples entre différents dispositifs.
Les avantages de MQTT
Voici quelques-uns des avantages de MQTT en tant que protocole IoT :
Très léger – La conception générique de MQTT est à la fois basique et légère. Par conséquent, il est capable de fournir une faible consommation d’énergie aux appareils. C’est idéal pour le nombre d’appareils plus petits et moins puissants qui sont apparus sur le marché au cours des cinq dernières années environ.
Garantie de la livraison des messages – MQTT est conçu pour garantir une fiabilité à 100 % des messages dans les pires conditions de réseau. De plus, vous pouvez renforcer la fiabilité de la livraison des messages grâce à ses trois drapeaux différents (du plus élevé au plus bas) – autrement dit, la qualité de service (QOS).
Respect de la batterie – MQTT consomme 170 fois moins d’énergie sur les réseaux 3G et 47 fois moins d’énergie sur les réseaux Wi-Fi. Par conséquent, MQTT est considéré comme un protocole IoT adapté si vous cherchez à construire des appareils qui peuvent rester connectés à une batterie pendant des années et des années.
Les inconvénients de MQTT
Malgré les avantages indéniables de l’utilisation de MQTT, il existe également des inconvénients évidents :
Ne prend pas en charge le streaming – MQTT ne prend pas en charge le streaming, qu’il soit audio ou vidéo. Par conséquent, si vous cherchez à diffuser quoi que ce soit sur votre pile IoT, vous devez regarder ailleurs.
Pas « convivial pour les développeurs » – C’est le plus gros drapeau rouge lorsque vous vous demandez quel protocole IoT vous voulez utiliser. Si vous utilisez un MQTT comme télécommande, il n’est pas du tout convivial pour les développeurs. Les mécanismes asynchrones de publication et d’abonnement associés à la programmation de l’interface utilisateur peuvent être très lourds, c’est-à-dire que lorsque vous envoyez une commande à votre appareil IoT dont la réponse peut prendre beaucoup de temps, que dites-vous à l’utilisateur ? Le faites-vous attendre ? Et sinon, comment informez-vous l’utilisateur des actions qui ne se sont pas déroulées comme prévu ? « . Vous pouvez en savoir plus à ce sujet ici.
Problèmes de latence – Si la fiabilité est l’un des principaux atouts de MQTT, la vitesse et la latence ne le sont pas. Si ces éléments ne sont pas des préoccupations majeures pour vous, cela ne devrait pas poser de problème. Toutefois, si une faible latence peut avoir un effet néfaste sur votre dispositif IoT, il est préférable d’éviter MQTT pour votre pile IoT. Les exemples les plus évidents sont le contrôle à distance d’un drone. Même un retard de quelques millisecondes dans l’action et le flux vidéo rend ce cas d’utilisation impossible. Un autre cas d’utilisation plus répandu est l’interaction avec une sonnette vidéo avec audio. Un retard de quelques secondes sera très gênant.
Pour en savoir plus, lisez notre blog sur les avantages et les inconvénients de l’utilisation de MQTT dans l’IoT.
CoAP (Constrained Application Protocol)
CoAP (Constrained Application Protocol) est un protocole de couche d’application. Il a été conçu pour répondre aux besoins des systèmes IoT basés sur HTTP.
Comme indiqué précédemment, HTTP est souvent considéré comme trop lourd et trop gourmand en énergie pour la plupart des applications IoT. CoAP s’est attaqué à ce problème en déplaçant le modèle HTTP vers une utilisation dans des dispositifs et des environnements réseau restrictifs, ce qui lui permet de réduire les frais généraux tout en bénéficiant de la facilité de mise en œuvre de HTTP.
Les avantages de CoAP
Nous avons déjà mentionné certains des avantages de CoAP. La bonne nouvelle, c’est qu’il y en a quelques autres à noter.
Faibles frais généraux – comme nous l’avons déjà mentionné, l’un des principaux avantages de l’utilisation de CoAP comme protocole IoT réside dans ses faibles frais généraux. Cela signifie qu’il utilise très peu d’énergie et permet une longue durée de vie des batteries.
Cryptage – CoAP utilise un meilleur modèle de cryptage des données que HTTP et MQTT. Il peut être associé à la couche de cryptage DTLS (Data Transport Layer Security) plutôt qu’à SSL. Par conséquent, il peut assurer une plus grande confidentialité et protection des données par rapport aux autres protocoles IoT.
Les inconvénients de CoAP
Cependant, malgré les avantages ci-dessus, CoAP présente encore quelques faiblesses.
Manque de fiabilité des messages – CoAP ajoute une méthode pour confirmer la réception des messages. Cependant, cela ne permet toujours pas de vérifier que le message a été reçu dans son intégralité et décodé correctement.
Problèmes avec la traduction d’adresses réseau (NAT) et les pare-feu – CoAP peut avoir des problèmes de communication avec les dispositifs de traduction d’adresses réseau (NAT) car l’adresse IP peut devenir dynamique au fil du temps. Pour cette raison, CoAP n’est vraiment adapté qu’aux appareils dont les ressources sont limitées, comme les microcontrôleurs IoT.
WebSocket
WebSocket est bidirectionnel, un protocole full-duplex qui est utilisé dans le même scénario de communication client-serveur, contrairement à HTTP, il démarre de ws:// ou wss://. Il s’agit d’un protocole à état, ce qui signifie que la connexion entre le client et le serveur reste active jusqu’à ce qu’elle soit interrompue par l’une des parties (le client ou le serveur).
Prenons un exemple de communication client-serveur, il y a un client qui est un navigateur web et un serveur, chaque fois que nous lançons la connexion entre le client et le serveur, le client-serveur fait le handshaking et décide de créer une nouvelle connexion et cette connexion restera active jusqu’à ce qu’elle soit terminée par l’un d’entre eux. Lorsque la connexion est établie et vivante, la communication s’effectue en utilisant le même canal de connexion jusqu’à ce qu’elle soit interrompue.
C’est ainsi qu’après le handshaking client-serveur, le client-serveur décide de créer une nouvelle connexion pour la maintenir en vie, cette nouvelle connexion sera connue sous le nom de WebSocket. Une fois le lien de communication établi et la connexion ouverte, l’échange de messages s’effectue en mode bidirectionnel jusqu’à ce que la connexion persiste entre le client et le serveur. Si l’un d’entre eux (client-serveur) meurt ou décide de fermer la connexion, celle-ci est fermée par les deux parties. Le mode de fonctionnement du socket est légèrement différent du mode de fonctionnement du HTTP. Le code d’état 101 indique le protocole de commutation dans WebSocket.
Avantages de WebSocket
- Elle permet une communication bidirectionnelle.
- Les websockets vous permettent d’envoyer et de recevoir des données beaucoup plus rapidement que le protocole HTTP. Elles sont également plus rapides qu’AJAX.
- Communication entre origines (cela pose toutefois des risques de sécurité).
- Compatibilité entre les plateformes (web, desktop, mobile).
- HTTP a un surcoût de 2000 octets, mais WebSocket n’a qu’un coût de 2 octets.
- Les longues interrogations sont remplacées.
- Les appels AJAX ne peuvent envoyer que des types de données de type chaîne car les WebSockets sont typées données.
Inconvénients de Websocket
- Un navigateur Web entièrement compatible avec HTML5 est nécessaire.
- Les mécanismes de réussite de type AJAX ne sont pas disponibles dans les Websockets.
- Les Websockets, contrairement à HTTP, ne fournissent pas de cache intermédiaire/de bord.
- Il est impossible d’utiliser des statuts, des corps et d’autres éléments HTTP conviviaux pour créer votre propre protocole, même simple.
- Le protocole HTTP est nettement plus facile à développer si votre application ne nécessite pas beaucoup d’interactions dynamiques.
Les principales différences entre MQTT et Websocket
Nous voulons commencer par expliquer les différences entre Websocket et MQTT. Ce sont tous deux des protocoles IoT par catégorie, mais c’est là que s’arrêtent les similitudes.
MQTT (Message Queue Telemetry Transmission) utilise le protocole de réseau publish/subscribe, qui sert à transporter des messages entre les appareils directement dans le navigateur Web. Il est extrêmement léger et convient donc mieux aux appareils plus petits et limités. Sinon, vous risquez de rencontrer des problèmes de latence.
D’autre part, Websocket est un protocole de communication informatique. Il crée un canal bidirectionnel entre un navigateur Web et un serveur. En outre, il fonctionne sur une seule connexion TCP. Websocket est beaucoup plus lourd que MQTT, mais toujours moins que HTTP. Mais s’il présente des frais généraux plus élevés, il ne souffre pas de problèmes de latence.
Du point de vue de l’IoT, MQTT est sans doute la meilleure option est le mieux adapté en tant que protocole IoT
En effet, Websocket n’est pas extrêmement bien adapté aux dispositifs IoT. Il a été initialement conçu pour le canal de communication full-duplex entre les navigateurs et les serveurs. Donc, bien qu’il puisse être utilisé pour les appareils embarqués connectés, il ne sera pas en mesure de tenir les signaux aussi bien.
D’autre part, MQTT a été spécifiquement conçu pour les appareils IoT. Malgré ses problèmes de latence et certains problèmes qu’il peut présenter pour les développeurs, il est bon pour minimiser la bande passante et assurer la livraison des messages (via la qualité de service).
CoAP vs. MQTT : quelles sont les principales différences et similitudes ?
Si nous avons établi que MQTT est généralement considéré comme une meilleure option que Websocket pour votre pile IoT, nous devons maintenant voir comment il se compare à CoAP (Constrained Application Protocol). Voici comment les principales spécifications diffèrent.
Si certaines des spécifications techniques diffèrent, les deux protocoles présentent également de nombreuses similitudes :
- Ils sont tous deux des normes IoT ouvertes
- Ils sont tous deux mieux adaptés aux environnements contraints que le protocole HTTP.
- Ils fournissent des mécanismes de communication asynchrone
- Ils fonctionnent tous deux sur IP
- Et ils disposent tous deux d’une gamme d’implémentations.
- CoAP vs. MQTT : lequel est le mieux adapté en tant que protocole IoT ?
- Cela dépend vraiment de ce que vous recherchez. Il y a des avantages et des inconvénients à MQTT et des avantages et des inconvénients à CoAP.
MQTT est bien adapté si vous recherchez un protocole léger et respectueux des batteries. Toutefois, évitez-le si vous êtes préoccupé par les problèmes de latence ou si vous recherchez un protocole IoT convivial pour les développeurs et prenant en charge l’interaction en temps réel.
CoAP est une bonne option si vous souhaitez une programmation RESTful, mais HTTP+TLS/SSL est un protocole trop important pour votre appareil. Vous pouvez résoudre ce problème en utilisant CoAP avec DTLS. Cela dit, si vous recherchez des frais généraux moindres (lower overheads cost) et une fiabilité extrême des messages, vous devriez opter pour un autre protocole.
Conslusion
Alors, entre Websocket, MQTT et CoAP, quel protocole IoT est le meilleur pour votre projet ? Eh bien, il vaut mieux éviter WebSocket. Il ne tient pas bien les signaux et est mal adapté au monde de l’IoT.
Il reste donc MQTT et CoAP. Si MQTT est léger et ne nécessite pas de batterie, il a des problèmes de latence. D’autre part, CoAP est généralement freiné par la fiabilité de ses messages.
Toutefois, lorsqu’il est utilisé avec d’autres couches de protocole, ce facteur limitatif est éliminé. Associées à l’accès à distance et aux capacités de programmation RESTful de CoAP et CoAP pourrait constituer la solution la plus robuste pour votre projet.
